В статье рассмотрены основные требования к конструкциям технических средств, обеспечивающих работоспособность гидравлических систем двигателя транспортно-технологических машин в условиях отрицательных температур окружающего воздуха. Описывается конструкция электрического нагревателя, устанавливающегося в трубопровод системы охлаждения двигателя и обеспечивающий разогрев охлаждающей жидкости до рациональной температуры.
Ключевые слова: охлаждающая жидкость, двигатель, транспортно-технологические машины, температура, вязкость, электронагреватель.
На большей части территории нашей страны (96…97 % площади) средняя месячная температура окружающего воздуха находится в пределах ±20оС, причем при температуре минус 20оС свыше четырех месяцев в году эксплуатируется 65 % автотракторного парка [1].
Все известные способы подогрева рабочей жидкости, применяющиеся в гидравлических системах транспортно-технологических машин, должны удовлетворять следующим требованиям [2,3]:
- минимальные затраты времени на разогрев рабочей жидкости;
- минимальная длина трубопроводов;
- отсутствие сложных и дорогих в изготовлении конструктивных элементов и, в свою очередь, использование серийно выпускаемых рабочих элементов;
- равная продолжительность срока службы элементов гидросистемы;
- возможность переключения разогрева на охлаждение;
- простота и автоматизм включения, выключения и переключения;
- ремонтопригодность.
Электрические подогреватели используют для подогрева охлаждающей жидкости электрическую энергию внешней сети переменного тока или бортовой сети. Наибольшее применение электрические подогреватели нашли в северных европейских странах, вместе с тем, и в нашей стране они применяются достаточно часто.
Основными преимуществами электрических подогревателей являются отсутствие вредных выбросов при работе, бесшумность, низкая цена, быстрота нагрева жидкости, ведь по сути это электрический кипятильник.
Электрические подогреватели устанавливаются непосредственно в полостях автомобильных гидросистем или в каком-либо из их патрубков.
Согласно исследованиям НИИАТ [4] электроподогрев признан перспективным, так как для его внедрения не требуются большие капитальные затраты, а расход энергии ниже, чем, например, у воздухоподогрева. Однако он пока не получил широкого распространения из-за сложности системы автоматического регулирования температуры охлаждающей жидкости.
Рис. 1. Устройство для терморегулирования рабочей жидкости: 1 — винт регулировочный; 2 — изолятор; 3 — клемма; 4 — кольцо верхнее; 5 — кольцо нижнее; 6 — корпус внутренний; 7 — корпус внешний; 8 — прокладка; 9 — шпилька клеммовая
Предлагаемый электронагреватель, рекомендуемый для системы охлаждения автомобилей семейства КамАЗ, электродного типа. Он автоматически поддерживает температуру охлаждающей жидкости в заданных пределах без отключения его от электрической сети [5]. Автоматический электронагреватель состоит из двух трубчатых электродов 6 и 7 (рис. 1), изготовленных из нержавеющих труб, соединенных между собой в верхней части распорным кольцом 8 из винипласта, а в нижней части клеммой 3. Пространство между электродами над распорным кольцом 8 заполняется эпоксидной смолой. В верхней части электрода 6 просверлено отверстие диаметром 7 мм, сечение которого регулируется винтом 1. Клемма 3 проходит через изолятор 2 и приварена к внутреннему электроду 6. Этим обеспечивается фиксация электродов относительно друг друга в нижней части электронагревателя и надежный контакт между клеммой 3 и электродом 6. В верхней и нижней частях наружного электрода 7 установлены экранирующие сетки, предотвращающие попадание электрического потенциала на корпус. На концы наружного электрода надеваются резиновые патрубки гидросистемы.
При подключении электродов к источнику электроэнергии жидкость в пространстве между электродами нагревается и закипает. Образовавшийся пар скапливается в верхней части межэлектродного пространства, выдавливая жидкость через нижнюю полость. Но, так как пар может свободно выходить через верхнее отверстие внутреннего электрода, пространство между электродами сразу же заполняется жидкостью. Через отверстие может пройти только определенное количество пара, поэтому холодная жидкость будет заполнять почти все межэлектродное пространство, а при заполнении его горячей жидкостью сразу же начнется интенсивное парообразование, так как требуется меньше энергии для разогрева жидкости до температуры кипения. В этом случае большая часть электродов будет оголена (т. е. пространство между ними будет заполнено паром) и мощность электронагревателя автоматически будет снижаться. При более низкой температуре жидкости она успевает заполнять все межэлектродное пространство и подогреватель работает на максимальной мощности. В момент включения мощность подогревателя зависит от электропроводности жидкости, площади электродов и расстояния между ними. В процессе работы мощность электронагревателя зависит только от температуры жидкости, так как с ее изменением изменяется активная площадь электродов.
Литература:
1. Николаенко, А. В. Повышение эффективности использования тракторных дизелей в сельском хозяйстве [Текст] / А. В. Николаенко, В. Н. Хватов. — Л.: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. — 191с.
2. Каверзин, С. В. Обеспечение работоспособности гидравлического привода при низких температурах: моногр. [Текст] / С. В. Каверзин, В. П. Лебедев, Е. А. Сорокин. — Красноярск, 1997. — 240 с.
3. Рылякин, Е. Г. Повышение работоспособности гидросистемы трактора терморегулированием рабочей жидкости: дис.... канд. техн. наук: 05.20.03: защищена 21.09.2007: утв. 07.12.2007 / Рылякин Евгений Геннадьевич. — Пенза, 2007. — 150 с.
4. Рылякин, Е. Г. Повышение работоспособности гидропривода транспортно-технологических машин в условиях низких температур [Текст] / Е. Г. Рылякин, Ю. А. Захаров // Мир транспорта и технологических машин. — № 1 (44). — Январь-Март 2014. — С. 69–72.
5. Абрамов, К. А. Устройства для предпускового подогрева двигателя [Текст] / К. А. Абрамов, Е. Г. Рылякин // Materiály IX mezinárodní vědecko — praktická konference «Dny vědy — 2013». — Díl 35. Technické vědy: Praha. Publishing House «Education and Science» s.r.o – С.22–25.
